Komponen Organic Coating

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.8 Komponen Organic Coating

Material coating terdiri dari resin pengikat, pigmen, aditif dan pelarut atau dispersan. Komponen ini berada dalam satu campuran (pelarut cair atau media pendispersi) yang dapat bervariasi viskositasnya dengan penambahan thinner. Hanya

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

padatan yang akan terbentuk pada permukaan setelah final coating di aplikasikan. Namun, sebagian dari, atau total campuran dapat direaksikan dengan resin (coating dengan 100 persen solid) untuk menghasilkan lapisan akhir. Pigmen ditambahkan untuk memberi warna atau sebagai inhibitor pada prime coat (pertama). Filler dipilih untuk meningkatkan sebagian besar lapisan, memperbaiki kerapatan, meningkatkan ketahanan abrasi, dan meningkatkan keburaman film. Pemilihan filler yang salah atau penambahan filler berlebih dapat menurunkan kekuatan coating dengan meningkatkan permeabilitas atau penurunan sifat kohesi dalam film. Kandungan padatan dari cairan coating menentukan ketebalan lapisan akhir dari lapisan, tergantung pada jumlah yang diterapkan pada area tertentu (Roberge, 2008) :

𝐹𝑖𝑙𝑚 𝑇ℎ𝑖𝑐𝑘𝑛𝑒𝑠𝑠 (𝜇𝑚) = ^{𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝐿𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑 𝐶𝑜𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔 (𝑚𝐿)𝑥 %𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑}_{𝑆𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝐶𝑜𝑣𝑒𝑟𝑒𝑑 (𝑚2)} (2.1)

Pada proses aplikasi coating, coating akan terjadi reaksi kimia dan mengalami proses pengeringan, dimana saat proses pengeringan pelarut akan menguap dan pigmen serta binder mengalami pengeringan menjadi solid. Hal ini yang dinamakan solid volume dalam kemasan organic coating pada pasaran. Persen volume solid sendiri dalam aplikasi dapat dipertimbangkan untuk menentukan ketebalan coating yang diinginkan saat kering dengan mengukur saat kondisi basah. Berikut perhitungan DFT (Dry Film Thickness) dari WFT (Wet Film Thickness).

𝑊𝐹𝑇 = _{𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑 𝑏𝑦 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 … … … . … … … (2.2)}^{𝐷𝐹𝑇 (𝑚𝑖𝑘𝑟𝑜𝑛)𝑥 100} 𝐷𝐹𝑇 = ^{𝑊𝐹𝑇(𝑚𝑖𝑘𝑟𝑜𝑛)𝑥 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑 𝑏𝑦 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒}₁₀₀ … … … . (2.3)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Data persen solid diberikan oleh produsen yang diinformasikan melalui technical data sheet (TDS). Jika ada penambahan pelarut untuk mengurangi kekentalan, kandungan volume solid dalam produk tersebut akan berkurang (total volume akan bertambah, tetapi solid volume tidak). Hubungan akan berubah seperti digambarkan dibawah ini :

𝑊𝐹𝑇 = ^{𝐷𝐹𝑇(𝑚𝑖𝑘𝑟𝑜𝑛)𝑥 (100 + 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑎𝑑𝑑𝑒𝑑 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡)}_{𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑 𝑏𝑦 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒} . . (2.4) 𝐷𝐹𝑇 = ^{𝑊𝐹𝑇(𝑚𝑖𝑘𝑟𝑜𝑛)𝑥 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒}_{(100 + 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡 𝑎𝑑𝑑𝑒𝑑 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡)} … … … … . . (2.5)

2.8.1 Binder

Binder adalah komposisi utama dalam membuat lapisan organic. Binder merupakan suatu bahan yang membentuk lapisan berkelanjutan yang nantinya menempel pada material baja dimana binder akan mengikat komponen-komponen lainnya sehingga membentuk suatu lapisan dan akhirnya menghasilkan permukaan lapisan luar yang keras (NACE, 2012). Untuk membuat lapisan proteksi pada permukaan, resin binder harus berubah dari keadaan liquid menjadi solid yang nantinya akan menempel pada permukaan dan melindungi permukaan tersebut. Hal yang perlu diketahui tentang binder adalah bagaimana mereka mengalami curing. Pada umumnya binder dapat mengalami curing dengan du acara, pertama adalah melalui evaporasi solvent. Binder mengalami curing seperti ini disebut binder thermoplastic atau non-converible. Kedua adalah lewat reaksi kimia selama atau setelah proses pengecatan. Binder ini dikenal dengan binder thermosetting. Selain itu, hal yang harus dipahami dari binder adalah viskositas. Karena merupakan komponen utama dalam coating, viskositas binder sangat menentukan viskositas coating.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Coating harus mempunyai viskositas cukup rendah untuk bisa digunakan dengan peralatan pengecatan sederhada (brush, roller atau spray) serta memiliki viskositas cukup tinggi sehingga tidak menetes. Faktor utama yang menentukan viskositas binder adalah berat molekularnya. Polimer yang mempunyai berat molekul tinggi akan lebih viscous daripada berat molekul rendah. Ada dua acara untuk mengontrol viskositas suatu coating, yaitu dengan memvariasi berat molekul binder atau dengan menambahkan sejumlah solvent.

Fungsi utama dari binder sendiri adalah menyediakan struktur fisik untuk mendukung pigmen dan aditif. Contoh dari binder adalah epoksi, polyurethane, alkid, akrilik, polyester, dan beberapa produk binder lainnya. Dalam membuat lapisan organik, dapat digunakan dua macam binder ataupun lebih sehingga meningkatkan sifat lapisan. Binder juga mempengaruhi berbagai factor penggunaan dalam cat, diantara lain:

1. Mekanisme dan durasi pengeringan 2. Peforma dalam berbagai lingkungan 3. Peforma dengan berbagai substrat 4. Ketersesuaian dengan jenis lainnya 5. Flexibilitas dan kekerasan

6. Daya lekat cat

7. Kemudahan dalam aplikasi

2.8.2 Solvent

Kebanyakan coating dibuat dengan beberapa pelarut dan jarang dengan pelarut tunggal. Pemilihan pelarut mempengaruhi viskositas, sifat aliran, kecepatan pengeringan, penyemprotan dan karakteristik penyikatan, dan gloss. Tidak ada pelarut universal untuk pelapis pelindung, pelarut terbaik dalam satu sistem seringkali tidak praktis bagi yang lain. Asphalt, misalnya, dapat

BAB II TINJAUAN PUSTAKA dengan mudah dilarutkan dengan hidrokarbon namun tidak larut dalam alkohol. Salah satu masalah yang paling serius yang terkait dengan coating adalah pilihan pelarut yang salah karena dapat sangat mempengaruhi karakteristik curing dan adhesion dari lapisan akhir. Salah satu cara mudah untuk menjelaskan pelarut adalah menggabungkannya kembali ke dalam kategori berikut:

 Hidrokarbon alifatik: Hidrokarbon alifatik atau parafin seperti nafta biasanya digunakan dengan coating berbasis aspal, minyak, dan vinil.

 Hidrokarbon aromatik: Hidrokarbon aromatik, seperti toluena, xilena, atau beberapa homolog dengan pemanasan tinggi, biasanya digunakan dengan rubber terklorinasi, batu bara, dan alkid tertentu.

 Keton: Keton seperti aseton, metil etil keton, metil isobutil atau amil keton, dan banyak lainnya, sangat efektif digunakan dengan vinyls, beberapa epoxies, dan formulasi resin lainnya.

 Ester: Ester seperti etil, n-propil, n-butil, dan amil asetat biasanya digunakan sebagai pelarut laten dengan formulasi epoksi dan poliuretan.

 Alkohol: Alkohol seperti metil, propil, iso-propil atau butil alkohol, dan siklo-heksanol adalah pelarut yang baik untuk pengikat yang sangat polar seperti fenolat. Beberapa alkohol digunakan sehubungan dengan epoxy.

 Eter dan eter alkohol: Eter seperti etil eter adalah pelarut yang sangat baik untuk beberapa resin alami, minyak, dan lemak. Bentuk biasa dari eter yang digunakan dalam lapisan pelindung adalah eter alkohol seperti etilena glikol mono metil eter, yang dikenal umumnya sebagai selosolve. Cellosolve adalah pelarut yang baik untuk banyak minyak,

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

gusi, resin alami, dan resin sintetis seperti alkid, etil-selulosa, nitro-etil-selulosa, polivinil asetat, polivinil butitri, dan fenolat.

 Air: Peraturan baru-baru ini untuk mengurangi emisi senyawa organik yang mudah menguap (VOC) yang dihasilkan oleh pelarut organik memaksa industri coating untuk mempertimbangkan kembali penerapan air sebagai pelarut. Lapisan yang ditularkan melalui air yang biasa digunakan untuk aplikasi logam adalah udara yang dikeringkan atau dikeringkan pada suhu di bawah 90 ° C. Berbagai formulasi pelapis termasuk dalam kategori ini. Teknologi yang paling umum tersedia adalah alkid yang dapat direduksi dengan air dan alkyds termodifikasi, lateks akrilik, dan hibrida epoksi akrilik.

2.8.3 Pigmen

Pigmen pada dasarnya adalah serbuk kering yang tidak larut dalam media cat dan akibatnya perlu dicampur di dalamnya dengan teknik dispersi. Mereka berkisar dari mineral alami sampai senyawa organik buatan. Pigmen berkontribusi beberapa sifat penting untuk penggunaan lapisan pelindung yang efektif. Beberapa pigmen yang berbeda dapat digunakan dalam lapisan yang sama, semuanya berkontribusi terhadap karakteristik umum lapisan untuk melakukan fungsi penting seperti pemberian

 Warna

 Perlindungan pada binder  Corrosion inhibition  Corrosion resistance  Penguat film

BAB II TINJAUAN PUSTAKA  Peningkatan cakupan permukaan

 Adhesi

Gambar 2.4 Cross section dari cat berpigmen zinc (Forsgren,

2017)